砂卵砾石层中注浆模拟试验研究
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图 3 注浆后结石体 Fig. 3 Grouted gravel
砂卵 砾 石层大孔隙中流动时 时而遇到卵 石构成的骨架孔隙 时而遇到卵 砾 石与卵 石接触面缝隙 这样交替出现 注浆结束一段时间后 好
导致压力来回波动
取样观察可见 在浆液扩 石层
散到的范围内 浆液充填密实 与卵 砾 石胶结良 如图 3 所示 在浆液胶结范围外 卵 砾 水灰比较大时更为明显 有水浸透 这说明水泥浆液
3
试验工作原理
试验采用静压小循环渗透注浆 工作原理如图 2 所示
图 2 注浆试验工作原理图 Fig. 2 The principle of experimental grouting 图 1 注浆试验装置 Fig. 1 Grouting test
首先按砂
卵 砾 石不同的配比
在注浆试验
台中构造模拟砂卵 砾 石地层 并按照设计预埋注 浆管和探测头 在注浆前测出砂卵 水率 w 砾 石地层特征 含 参数 包括地层的孔隙度 n 渗透系数 k 重度 γ
表 1 第一组试验各因素取值情况表 Table1 Values of experimental factors in the first set of test 因 素
-1
1 0.098 0.04 0.6
2 0.108 0.08 0.8
3 0.116 0.12 1.0
4 0.141 0.16 1.2
杨
坪 等. 砂卵 砾
石层中注浆模拟试验研究
2135
头
粘度计 压力表等 试验装置除底板和可移动板用钢板外 均用有机
列来安排试验 即将渗透系数(cm/s) 注浆压力 MPa 水灰比分别放在表 3 的后三列来安排试验 试验安排 如表 5 6 所示
玻璃 为便于观察 可通过在有机玻璃板外面加钢肋 达到承受注浆压力的要求 除底板外 所有的有机玻 璃板都可拆卸 试验装置如图 1 所示
0
概
况
[1]
1
注浆技术被引进世界许多国家
[2-6]
试验装置说明
试验装置是结合实际情况自行研制的 由 5 部分
1802 年 Charles Berigny 把注浆法用于 Dieppe 冲 刷闸的修理之后 应用范围越来越广 砂卵 砾 石层是第四纪沉积物 中的一种复杂松散粗碎屑堆积层 的胶结体 在砂卵 砾 石 稳定 地层中注浆 往往要求注入的浆液能形成连续
及仪表 按设计的浆液配比搅拌好水泥浆 准备注浆 对模拟砂卵 砾 石层进行渗透注浆[10] 注浆压 力采用试验设计中的定压 可通过安装在注浆管上端 的压力表监测注浆压力 注浆时 先将回浆管阀 2 开 到最大 即浆液全部流回到浆桶中 再慢慢关小回浆 管阀 2 直到压力表达到设计的注浆压力 即可停止 关小回浆管阀 2 通过回浆管阀 2 调节压力的大小 从而对模型进行注浆 当模型中的探测头探测到浆液 时 报警器发出报警 停止注浆
Abstract: By the grouting simulation test in sandy gravels, the influences of grouting pressure p, grouting time t, water cement ratio m, permeability coefficient k, porosity n upon grout diffusion radius R, concretion strength P and their correlation were analyzed. It was shown that R increased with the increasing of p, t, m and k. Distinct influencing factor on grout diffusion radius R was p and k, but the influences of t and m was small. Strength P of grouted gravels increased with the increasing p, t, n, and decreased with the decreasing of m. By regressing test data with computer, the theoretical relation was educed. Key words: sandy gravel; grouting; experiment; grout diffusion radius; compressive strength
归实验数据 得出了它们之间的关系式 关键词 砂卵 砾 石 注浆 模拟实验 中图分类号 作者简介 杨 TU472.6 坪(1977– ) 男
文献标识码 A 四川泸州人
Study on grouting simulating experiment in sandy gravels
YANG Ping1 TANG Yi-qun1 PENG Zhen-bin2 CHEN An2
组成 钢结构架 可移动板和有机玻璃板 振动台 注浆设备和量测系统 1220 mm 1000 mm 钢结构长方体容器工作间由钢结构架 有机玻璃 可移动板 是不变的 钢底板组成 工作间的大小可通过调节推 1200 mm 和高 1000 mm 长可以在 0 1500 mm 内调节 以满足不 进装置改变 它的宽 试验装置的外观尺寸为 1670 1500 mm mm 1230 mm 1023 mm 工作间为 0
(1. Department of Geotechnical Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China; 2. Institute of Geology & Environmental Engineering, Central South University, Changsha 410083, China)
注浆后结石体抗压强度 P 的影响规律及它们之间的相互关系 其次是 k t 和 m P 随着 p
影响 R 的显著因素是 p
p 对注浆后 P 有较大的影响 n t 次之 而 m 则占有明显的优势 利用计算机优化回 扩散半径 博士 抗压强度 文章编号 1000–4548(2006)12–2134–05 地基处理等方面的研究工作 从事注浆工程
表 6 第二批试验安排表 Table 6 Plan of the second set of test 试验号 8 9 10 11 12 13 14 渗透系数/(cm s 1) 0.118 3 0.203 6 0.101 1 0.134 4 0.207 7 0.112 2 0.165 5
-
试验因素 注浆压力/MPa 0.22 5 0.10 2 0.30 7 0.18 4 0.06 1 0.26 6 0.14 2
第 28 卷 2006 年
第 12 期 12 月
岩
土
工
程
学
报
wk.baidu.com
Chinese Journal of Geotechnical Engineering
Vol.28 No.12 Dec., 2006
砂卵 砾 石层中注浆模拟试验研究
杨 坪
(1. 同济大学地下建筑与工程系
１
唐益群
１
彭振斌
２
陈 安
湖南 长沙 410083)
这时注浆孔的距离必须依浆液的扩散距离
而定 如何确定浆液的扩散距离和结石体抗压强度是 长期以来尚未解决的技术难题 在目前的注浆设计和 施工中 注浆孔距和结石体抗压强度主要是凭经验确 定的 很可能因孔距太大或太小而出现工程质量问题 或投资上的浪费 笔者认为 浆液的扩散距离和结石 体抗压强度主要取决于介质结构参数 浆液的性质和 注浆的工艺参数 本文通过注浆模拟试验 得出浆液 的扩散距离 结石体抗压强度与其影响因素之间的关 系 以便指导工程实践
水灰比 1.7 7 1.5 6 1.3 5 1.1 4 0.9 3 0.7 2 0.5 5
4
4.1
试验结果分析
试验观察分析 注浆时注浆压力由低逐渐升高到设计压力值 在
压力升高过程中 常常出现不稳定状态 一方面是因 为从注浆泵里出来的浆液虽然经过了缓冲器 但其压 力值还是存在一定的波动性 另一方面是因为浆液在 砾 砾
２
上海 200092
2. 中南大学地学与环境工程学院
摘
要
通过在模拟的砂卵 砾 R 随着 p t
石层中进行注浆试验
研究分析注浆压力 p
注浆时间 t
浆液水灰比 m 地层渗透 t n 的增加
系数 k 孔隙度 n 的单因素和多因素对浆液扩散半径 R 试验结果表明 k m 的增加而增大 而增大 随着 m 的减小而增加
-
1 0.101 0.06 0.5
2 0.112 0.10 0.7
3 0.118 0.14 0.9
4 0.134 0.18 1.1
5 0.165 0.22 1.3
6 0.203 0.26 1.5
7 0.207 0.30 1.7
地层渗透系数 k/(cm s 1) 注浆压力 p/MPa 浆液水灰比 m
2136
-
*
4
因素 3 5 2 7 4 1 6 3
4 * 4
因素 4 7 6 5 4 3 2 1
*
4
偏差 D 0.1582 0.2132
试验因素 注浆压力/MPa 0.2 5 0.08 2 0.28 7 0.16 4 0.04 1 0.24 6 0.12 3
水灰比 1.8 7 1.6 6 1.4 5 1.2 4 1.0 3 0.8 2 0.6 1
2
试验材料及试验设计
试验模型主要由砂 卵砾石经过不同的配比组合 砾 石层
而成[7] 经试验台振动密实 模拟砂卵
比重 G 和各粒组的含量等 接好注浆管道
注浆材料为普通硅酸盐水泥 标号为#425 试验分两组进行 每组试验模型由不同的砂 卵 砾 石配比组成 7 种不同渗透系数 k 的模拟砂卵 砾 石层 见表 1 和 2 所示 注浆浆液的水灰比 m 表 2 所示 试验设计采用方开泰教授所创的均匀设计法 选 用 3 种因素 7 个取值的表 3 和 4 进行试验设计[8-9] 由表 4 可知 3 因素试验应采用表 3 中第 2 3 4 注浆 压力 p 也分别选取 7 个值 试验各因素的取值见表 1
岩
土
工
程
*
学
4
报
2006 年
表 3 均匀设计表 U 7 (7 ) Table 3 Table of uniform design U 7 (7 ) 试验号 1 2 3 4 5 6 7 因素 1 1 2 3 4 5 6 7 因素 2 3 6 1 4 7 2 5 表 4 均匀设计表 U 7 (7 ) 的使用表 Table 4 Utilization table of uniform design U 7 (7 ) 因素个数 2 3 1 2 选用因素列 3 3 表 5 第一批试验安排表 Table 5 Plan of the first set of test 试验号 1 2 3 4 5 6 7 渗透系数/(cm s 1) 0.116 3 0.195 6 0.098 1 0.141 4 0.234 7 0.108 2 0.162 5
5 0.162 0.20 1.4
6 0.195 0.24 1.6
7 0.234 0.28 1.8
地层渗透系数 k/(cm s ) 注浆压力 p/MPa 浆液水灰比 m
表 2 第二组试验各因素取值情况表 Table2 Values of experimental factors in the second set of test 因 素
被浆液充填 胶结的结石体多呈圆柱体或圆台体 注浆压力小时 胶结范围明显较小 浆液在各种情况 下扩散都较均匀 充填密实 4.2 试验数据处理 浆液扩散半径 R 结石体抗压强度 P 的测试数据 如表 7 和 8 所示
析水性较强
第 12 期
杨
坪 等. 砂卵 砾
石层中注浆模拟试验研究
2137
表 7 第一组试验数据统计表 Table 7 Results of the first set of test 试验序号 1 2 3 4 5 6 7 渗透系数 /(cm s 1) 0.116 0.195 0.098 0.141 0.234 0.108 0.162 注浆压力 /MPa 0.2 0.08 0.28 0.16 0.04 0.24 0.12 注浆时间 /s 220 167 178 175 163 180 172 水灰比 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 孔隙度 /% 31.1 33.4 40.2 37.2 29.7 36.9 39.5 扩散半径 /cm 47 35 42 41 28 41 33 注浆后强度 /MPa 2.43 2.13 2.47 5.89 5.35 9.97 11.70
同试件大小的要求 可移动板由推进螺杆和钢板组成 振动台由四根弹簧和一个偏心振动机组成 注浆设备 包括注浆泵 缓冲器
─────── 基金项目 国家自然科学基金资助项目 40372124 研基金资助项目 200020 收稿日期 2005–10–13 湖南省交通厅科
搅拌桶等 量测系统包括探测
第 12 期
砂卵 砾 石层大孔隙中流动时 时而遇到卵 石构成的骨架孔隙 时而遇到卵 砾 石与卵 石接触面缝隙 这样交替出现 注浆结束一段时间后 好
导致压力来回波动
取样观察可见 在浆液扩 石层
散到的范围内 浆液充填密实 与卵 砾 石胶结良 如图 3 所示 在浆液胶结范围外 卵 砾 水灰比较大时更为明显 有水浸透 这说明水泥浆液
3
试验工作原理
试验采用静压小循环渗透注浆 工作原理如图 2 所示
图 2 注浆试验工作原理图 Fig. 2 The principle of experimental grouting 图 1 注浆试验装置 Fig. 1 Grouting test
首先按砂
卵 砾 石不同的配比
在注浆试验
台中构造模拟砂卵 砾 石地层 并按照设计预埋注 浆管和探测头 在注浆前测出砂卵 水率 w 砾 石地层特征 含 参数 包括地层的孔隙度 n 渗透系数 k 重度 γ
表 1 第一组试验各因素取值情况表 Table1 Values of experimental factors in the first set of test 因 素
-1
1 0.098 0.04 0.6
2 0.108 0.08 0.8
3 0.116 0.12 1.0
4 0.141 0.16 1.2
杨
坪 等. 砂卵 砾
石层中注浆模拟试验研究
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头
粘度计 压力表等 试验装置除底板和可移动板用钢板外 均用有机
列来安排试验 即将渗透系数(cm/s) 注浆压力 MPa 水灰比分别放在表 3 的后三列来安排试验 试验安排 如表 5 6 所示
玻璃 为便于观察 可通过在有机玻璃板外面加钢肋 达到承受注浆压力的要求 除底板外 所有的有机玻 璃板都可拆卸 试验装置如图 1 所示
0
概
况
[1]
1
注浆技术被引进世界许多国家
[2-6]
试验装置说明
试验装置是结合实际情况自行研制的 由 5 部分
1802 年 Charles Berigny 把注浆法用于 Dieppe 冲 刷闸的修理之后 应用范围越来越广 砂卵 砾 石层是第四纪沉积物 中的一种复杂松散粗碎屑堆积层 的胶结体 在砂卵 砾 石 稳定 地层中注浆 往往要求注入的浆液能形成连续
及仪表 按设计的浆液配比搅拌好水泥浆 准备注浆 对模拟砂卵 砾 石层进行渗透注浆[10] 注浆压 力采用试验设计中的定压 可通过安装在注浆管上端 的压力表监测注浆压力 注浆时 先将回浆管阀 2 开 到最大 即浆液全部流回到浆桶中 再慢慢关小回浆 管阀 2 直到压力表达到设计的注浆压力 即可停止 关小回浆管阀 2 通过回浆管阀 2 调节压力的大小 从而对模型进行注浆 当模型中的探测头探测到浆液 时 报警器发出报警 停止注浆
Abstract: By the grouting simulation test in sandy gravels, the influences of grouting pressure p, grouting time t, water cement ratio m, permeability coefficient k, porosity n upon grout diffusion radius R, concretion strength P and their correlation were analyzed. It was shown that R increased with the increasing of p, t, m and k. Distinct influencing factor on grout diffusion radius R was p and k, but the influences of t and m was small. Strength P of grouted gravels increased with the increasing p, t, n, and decreased with the decreasing of m. By regressing test data with computer, the theoretical relation was educed. Key words: sandy gravel; grouting; experiment; grout diffusion radius; compressive strength
归实验数据 得出了它们之间的关系式 关键词 砂卵 砾 石 注浆 模拟实验 中图分类号 作者简介 杨 TU472.6 坪(1977– ) 男
文献标识码 A 四川泸州人
Study on grouting simulating experiment in sandy gravels
YANG Ping1 TANG Yi-qun1 PENG Zhen-bin2 CHEN An2
组成 钢结构架 可移动板和有机玻璃板 振动台 注浆设备和量测系统 1220 mm 1000 mm 钢结构长方体容器工作间由钢结构架 有机玻璃 可移动板 是不变的 钢底板组成 工作间的大小可通过调节推 1200 mm 和高 1000 mm 长可以在 0 1500 mm 内调节 以满足不 进装置改变 它的宽 试验装置的外观尺寸为 1670 1500 mm mm 1230 mm 1023 mm 工作间为 0
(1. Department of Geotechnical Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China; 2. Institute of Geology & Environmental Engineering, Central South University, Changsha 410083, China)
注浆后结石体抗压强度 P 的影响规律及它们之间的相互关系 其次是 k t 和 m P 随着 p
影响 R 的显著因素是 p
p 对注浆后 P 有较大的影响 n t 次之 而 m 则占有明显的优势 利用计算机优化回 扩散半径 博士 抗压强度 文章编号 1000–4548(2006)12–2134–05 地基处理等方面的研究工作 从事注浆工程
表 6 第二批试验安排表 Table 6 Plan of the second set of test 试验号 8 9 10 11 12 13 14 渗透系数/(cm s 1) 0.118 3 0.203 6 0.101 1 0.134 4 0.207 7 0.112 2 0.165 5
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试验因素 注浆压力/MPa 0.22 5 0.10 2 0.30 7 0.18 4 0.06 1 0.26 6 0.14 2
第 28 卷 2006 年
第 12 期 12 月
岩
土
工
程
学
报
wk.baidu.com
Chinese Journal of Geotechnical Engineering
Vol.28 No.12 Dec., 2006
砂卵 砾 石层中注浆模拟试验研究
杨 坪
(1. 同济大学地下建筑与工程系
１
唐益群
１
彭振斌
２
陈 安
湖南 长沙 410083)
这时注浆孔的距离必须依浆液的扩散距离
而定 如何确定浆液的扩散距离和结石体抗压强度是 长期以来尚未解决的技术难题 在目前的注浆设计和 施工中 注浆孔距和结石体抗压强度主要是凭经验确 定的 很可能因孔距太大或太小而出现工程质量问题 或投资上的浪费 笔者认为 浆液的扩散距离和结石 体抗压强度主要取决于介质结构参数 浆液的性质和 注浆的工艺参数 本文通过注浆模拟试验 得出浆液 的扩散距离 结石体抗压强度与其影响因素之间的关 系 以便指导工程实践
水灰比 1.7 7 1.5 6 1.3 5 1.1 4 0.9 3 0.7 2 0.5 5
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4.1
试验结果分析
试验观察分析 注浆时注浆压力由低逐渐升高到设计压力值 在
压力升高过程中 常常出现不稳定状态 一方面是因 为从注浆泵里出来的浆液虽然经过了缓冲器 但其压 力值还是存在一定的波动性 另一方面是因为浆液在 砾 砾
２
上海 200092
2. 中南大学地学与环境工程学院
摘
要
通过在模拟的砂卵 砾 R 随着 p t
石层中进行注浆试验
研究分析注浆压力 p
注浆时间 t
浆液水灰比 m 地层渗透 t n 的增加
系数 k 孔隙度 n 的单因素和多因素对浆液扩散半径 R 试验结果表明 k m 的增加而增大 而增大 随着 m 的减小而增加
-
1 0.101 0.06 0.5
2 0.112 0.10 0.7
3 0.118 0.14 0.9
4 0.134 0.18 1.1
5 0.165 0.22 1.3
6 0.203 0.26 1.5
7 0.207 0.30 1.7
地层渗透系数 k/(cm s 1) 注浆压力 p/MPa 浆液水灰比 m
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因素 3 5 2 7 4 1 6 3
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因素 4 7 6 5 4 3 2 1
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偏差 D 0.1582 0.2132
试验因素 注浆压力/MPa 0.2 5 0.08 2 0.28 7 0.16 4 0.04 1 0.24 6 0.12 3
水灰比 1.8 7 1.6 6 1.4 5 1.2 4 1.0 3 0.8 2 0.6 1
2
试验材料及试验设计
试验模型主要由砂 卵砾石经过不同的配比组合 砾 石层
而成[7] 经试验台振动密实 模拟砂卵
比重 G 和各粒组的含量等 接好注浆管道
注浆材料为普通硅酸盐水泥 标号为#425 试验分两组进行 每组试验模型由不同的砂 卵 砾 石配比组成 7 种不同渗透系数 k 的模拟砂卵 砾 石层 见表 1 和 2 所示 注浆浆液的水灰比 m 表 2 所示 试验设计采用方开泰教授所创的均匀设计法 选 用 3 种因素 7 个取值的表 3 和 4 进行试验设计[8-9] 由表 4 可知 3 因素试验应采用表 3 中第 2 3 4 注浆 压力 p 也分别选取 7 个值 试验各因素的取值见表 1
岩
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表 3 均匀设计表 U 7 (7 ) Table 3 Table of uniform design U 7 (7 ) 试验号 1 2 3 4 5 6 7 因素 1 1 2 3 4 5 6 7 因素 2 3 6 1 4 7 2 5 表 4 均匀设计表 U 7 (7 ) 的使用表 Table 4 Utilization table of uniform design U 7 (7 ) 因素个数 2 3 1 2 选用因素列 3 3 表 5 第一批试验安排表 Table 5 Plan of the first set of test 试验号 1 2 3 4 5 6 7 渗透系数/(cm s 1) 0.116 3 0.195 6 0.098 1 0.141 4 0.234 7 0.108 2 0.162 5
5 0.162 0.20 1.4
6 0.195 0.24 1.6
7 0.234 0.28 1.8
地层渗透系数 k/(cm s ) 注浆压力 p/MPa 浆液水灰比 m
表 2 第二组试验各因素取值情况表 Table2 Values of experimental factors in the second set of test 因 素
被浆液充填 胶结的结石体多呈圆柱体或圆台体 注浆压力小时 胶结范围明显较小 浆液在各种情况 下扩散都较均匀 充填密实 4.2 试验数据处理 浆液扩散半径 R 结石体抗压强度 P 的测试数据 如表 7 和 8 所示
析水性较强
第 12 期
杨
坪 等. 砂卵 砾
石层中注浆模拟试验研究
2137
表 7 第一组试验数据统计表 Table 7 Results of the first set of test 试验序号 1 2 3 4 5 6 7 渗透系数 /(cm s 1) 0.116 0.195 0.098 0.141 0.234 0.108 0.162 注浆压力 /MPa 0.2 0.08 0.28 0.16 0.04 0.24 0.12 注浆时间 /s 220 167 178 175 163 180 172 水灰比 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 孔隙度 /% 31.1 33.4 40.2 37.2 29.7 36.9 39.5 扩散半径 /cm 47 35 42 41 28 41 33 注浆后强度 /MPa 2.43 2.13 2.47 5.89 5.35 9.97 11.70
同试件大小的要求 可移动板由推进螺杆和钢板组成 振动台由四根弹簧和一个偏心振动机组成 注浆设备 包括注浆泵 缓冲器
─────── 基金项目 国家自然科学基金资助项目 40372124 研基金资助项目 200020 收稿日期 2005–10–13 湖南省交通厅科
搅拌桶等 量测系统包括探测
第 12 期